土钉墙支护计算书

土钉墙支护计算书计算依据：1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20122、《建筑施工计算手册》江正荣编著3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著5、《地基与基础》第三版土钉墙需要计算其土钉的抗拉承载力和土钉墙的整体稳定性。一、参数信息1、基本参数侧壁安全级别一级基坑开挖深度h(m)20土体的滑动摩擦系数1.3条分块数10土钉墙计算宽度B'(m)40基坑地面至抗隆起计算平面之间的距离D(m)22、荷载参数序号类型面荷载q(kPa)荷载宽度b(m)基坑边线距离a(m)平行基坑边的分布长度l(m)作用深度d(m)1局布荷载802011.7401.53、土层参数序号土名称土厚度(m)坑壁土的重度γ(kN/m3)坑壁土的内摩擦角φ(°)粘聚力C(kPa)极限摩擦阻力(kPa)饱和重度(kN/m3)1填土318.518520202风化岩1221.52035150223风化岩2022.532100300244、土钉墙布置数据放坡参数：序号放坡高度L(m)放坡宽度W(m)平台宽度B(m)110102210102土钉参数：序号孔径d(mm)长度l(m)入射角α(°)竖向间距Sz(m)土钉杆体材料杆体截面积As(mm2)抗拉强度标准值fyk(N/mm2)抗拉强度设计值fy(N/mm2)11108202钢筋80340036021108202钢筋803400360311012202钢筋803400360411015202钢筋803400360511012202钢筋80340036061108202钢筋80340036071105202钢筋80340036081105202钢筋80340036091105202钢筋8034003605、计算系数结构重要性系数γ01.1综合分项系数γF1.25土钉抗拔安全系数Kt1.6圆弧滑动稳定安全系数Ks1.35抗滑移安全系数Ksl1.2抗倾覆安全系数Kov1.3抗隆起安全系数Khe1.8经验系数ηb0.6二、土钉承载力计算Ka1=tan2(45°-φ1/2）=tan2(45-18/2)=0.528；Ka2=tan2(45°-φ2/2）=tan2(45-20/2)=0.49；Ka3=tan2(45°-φ3/2）=tan2(45-20/2)=0.49；Ka4=tan2(45°-φ4/2）=tan2(45-32/2)=0.307；第1层土：0-3m(+0)H1'=[∑γ0h0]/γi=[0]/18.5=0mPak1上=γ1H1'Ka1-2c1Ka10.5=18.5×0×0.528-2×5×0.5280.5=-7.266kN/m2Pak1下=γ1(h1+H1')Ka1-2c1Ka10.5=18.5×(3+0)×0.528-2×5×0.5280.5=22.038kN/m2第2层土：3-13.2m(+0)H2'=[∑γ1h1]/γi=[55.5]/21.5=2.581mPak2上=γ2H2'Ka2-2c2Ka20.5=21.5×2.581×0.49-2×35×0.490.5=-21.809kN/m2Pak2下=γ2(h2+H2')Ka2-2c2Ka20.5=21.5×(10.2+2.581)×0.49-2×35×0.490.5=85.648kN/m2第3层土：13.2-15m(+0)H3'=[∑γ2h2]/γi=[274.8]/21.5=12.781mPak3上=γ3H3'Ka3-2c3Ka30.5=21.5×12.781×0.49-2×35×0.490.5=85.648kN/m2Pak3下=γ3(h3+H3')Ka3-2c3Ka30.5=21.5×(1.8+12.781)×0.49-2×35×0.490.5=104.611kN/m2第4层土：15-20m(+0)H4'=[∑γ3h3]/γi=[313.5]/22.5=13.933mPak4上=γ4H4'Ka4-2c4Ka40.5=22.5×13.933×0.307-2×100×0.3070.5=-14.573kN/m2Pak4下=γ4(h4+H4')Ka4-2c4Ka40.5=22.5×(5+13.933)×0.307-2×100×0.3070.5=19.965kN/m21）水平荷载临界深度：Z0=Pak1下h1/(Pak1上+Pak1下)=22.038×3/(7.266+22.038)=2.256m；第1层土Eak1=0.5Pak1下Z0ba=0.5×22.038×2.256×2=49.718kN；aa1=Z0/3+∑h2=2.256/3+17=17.752m；第2层土Eak2=h2(Pa2上+Pa2下)ba/2=10.2×(-21.809+85.648)×2/2=651.158kN；aa2=h2(2Pa2上+Pa2下)/(3Pa2上+3Pa2下)+∑h3=10.2×(2×-21.809+85.648)/(3×-21.809+3×85.648)+6.8=9.038m；第3层土Eak3=h3(Pa3上+Pa3下)ba/2=1.8×(85.648+104.611)×2/2=342.466kN；aa3=h3(2Pa3上+Pa3下)/(3Pa3上+3Pa3下)+∑h4=1.8×(2×85.648+104.611)/(3×85.648+3×104.611)+5=5.87m；第4层土Eak4=h4(Pa4上+Pa4下)ba/2=5×(-14.573+19.965)×2/2=26.96kN；aa4=h4(2Pa4上+Pa4下)/(3Pa4上+3Pa4下)=5×(2×-14.573+19.965)/(3×-14.573+3×19.965)=-2.838m；土压力合力：Eak=ΣEaki=49.718+651.158+342.466+26.96=1070.302kN；合力作用点：aa=Σ(aaiEaki)/Eak=(17.752×49.718+9.038×651.158+5.87×342.466+-2.838×26.96)/1070.302=8.13m；1、单根土钉的轴向拉力标准值Nk,j：Nk,j=ζηjPak,jSxjSzj/cosαj其中ζ--荷载折减系数ηj--第j层土钉轴向拉力调整系数Pak,j--第j层土钉处的主动土压力强度标准值Sxj、Szj--土钉之间的水平与垂直距离αj--土钉与水平面的夹角Nj=γ0γFNk,j=1.1×1.25×23.645=32.512kN≤fyAs=400×803=321.2kN满足要求！Rk,j/Nk,j=98.142/23.645=4.151≥Kt=1.6满足要求！序号Rk,j/Nk,jNj(kN)fyAs(kN)抗拔安全性抗拉安全性04.15132.512321.2满足要求满足要求132.3345.669321.2满足要求满足要求27.37659.873321.2满足要求满足要求34.194105.295321.2满足要求满足要求43.112141.939321.2满足要求满足要求52.219169.806321.2满足要求满足要求61.902188.893321.2满足要求满足要求74.44899.29321.2满足要求满足要求84.48398.508321.2满足要求满足要求三、土钉墙整体稳定性的计算根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求，土钉墙应根据施工期间不同开挖深度及基坑底面以下可能滑动面采用圆弧滑动简单条分法如下图，按照下式进行整体稳定性验算：圆弧滑动法示意图公式中：cj、φj──第j土条滑弧面处土的粘聚力(kPa)、内摩擦角(°)；bj──第j土条的宽度(m)；θj──第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角(°)；lj──第j土条的滑弧段长度(m)，取lj＝bj/cosθj；qj──作用在第j土条上的附加分布荷载标准值(kPa)；ΔGj──第j土条的自重(kN)，按天然重度计算；Rˊk,k──第k根土钉在圆弧滑动面以外的锚固段的极限抗拔承载力标准值与杆体受拉承载力标准值的较小值；αk──表示第k层土钉的倾角；θk──圆弧面在第k层土钉处的法线与垂直面的夹角；ψv──计算系数，取ψv=0.5sin(αk+θk)tanφ,φ表示的是第k层土钉与滑弧交点处土的内摩擦角。把各参数代入上面的公式，进行计算可得到如下结果：---------------------------------------------------------------------------------计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第1步1.84139.3960.3123.1843.199示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第2步1.55038.0880.7626.2866.332示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第3步1.55644.9980.00010.11110.111示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第4步1.51931.9072.75311.83912.155示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第5步1.44644.1170.25716.69916.701示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第6步1.35744.1170.25716.69916.701示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第7步1.63928.0746.71917.21118.476示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第8步1.65027.5747.73619.90421.354示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第9步1.42327.4918.64422.66424.257示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第10步1.51627.4259.55025.42527.160示意图如下：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心X(m)圆心Y(m)半径R(m)第11步1.42027.37210.45728.18630.064示意图如下：--------------------------------------------------------------------------------------计算结论如下：第1步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.841>=1.350满足要求![标高-2.000m]第2步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.550>=1.350满足要求![标高-4.000m]第3步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.556>=1.350满足要求![标高-6.000m]第4步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.519>=1.350满足要求![标高-8.000m]第5步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.446>=1.350满足要求![标高-10.000m]第6步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.357>1.350满足要求![标高-10.000m]第7步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.639>=1.350满足要求![标高-12.000m]第8步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.650>=1.350满足要求![标高-14.000m]第9步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.423>=1.350满足要求![标高-16.000m]第10步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.516>=1.350满足要求![标高-18.000m]第11步开挖内部整体稳定性安全系数γk=1.420>1.350满足要求![标高-20.000m]四、抗滑动及抗倾覆稳定性验算1）抗滑动稳定性验算抗滑动安全系数按下式计算：f'/Eah≥1.2式中，Eah为主动土压力的水平分量(kN)；f'为墙底的抗滑阻力(kN)，由下式计算求得：f'=μ(W+qBaSv)μ为土体的滑动摩擦系数；W为所计算土体自重(kN)q为坡顶面荷载(kN/m2)；Ba为荷载长度；Sv为计算墙体的厚度，取土钉的一个水平间距进行计算1级坡：f'/Eah=15.145>1.200，满足要求！2级坡：f'/Eah=